用气相色谱分析判断变压器故障

                                (神华准能公司大准铁路供电段，内蒙古 薛家湾 010300)
摘 要：本文针对电气化铁道牵引变压器负荷突变量大、励磁涌流、电流增量瞬间变化频率高、变压器内部出现故障的几率上升的特点，提出采用气相色谱分析判断变压器故障的建议。
关键词：气相色谱分析；变压器；故障
中图分类号：TM41  文献标识码：C  文章编号：1007—6921(2008)01—0115—01
      通常预防性试验是在停电的情况下进行的，从气体继电器取气样是当变压器已发生严重情况下产生的，而气相色谱分析是在不停电情况下，通过对油中溶解的气体分析的，所以它是早期发现变压器潜伏性故障的一种有效、灵敏的方法，虽然它做起烦琐，但可靠性非常高。从油中取样，对油中气体进行分离分析，确定溶解的油中气体组分和含量，并将其逐一定性和定量分析，这一全过程称为气相色谱分析。
1 变压器电气故障产生的气体
      主要有氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔。固体绝缘材料产生故障时，会产生一氧化碳和二氧化碳。变压器受潮，固体绝缘材料含水量增加，变压器油中含氢气成分较高。这是因为水在电场作用下进行电解，并且水和铁材料反应产生氢气。运行正常变压器油中氢和烃类限值见下表：
      如果气相色谱分析发现某项超过表中限值时，就要对变压器进行跟踪分析、监视并与下表对照判断可能产生的故障即性质。
2 故障产生的原因与气体特征
2.1 产生过热故障原因
      导线过电流；铁心局部短路、铁心多点接地，形成环流；分接开关接触不良；电磁屏蔽不良，使漏磁集中；接线焊接不良；油道堵塞，影响散热。当绝缘材料局部过热时，会产生大量的CO和CO2且CO2/CO＞10。当绝缘油局部过热时，会产生大量的乙烯和甲烷，随着温度的升高，则乙烷和氢气增加，严重过热时，才产生少量的乙炔。
2.2 产生电气故障原因
      绕组匝间、层间、相间绝缘击穿；引线对地闪落或断裂；分接开关飞弧；电气故障产生的气体主要是氢气乙炔其次是乙烯和甲烷。
2.3 高能量电弧放电的原因
      严重的大面积铁心短路；严重的绕组故障，如绕组短路，绝缘大面积击穿。这种故障现场表现直观，一般情况下瓦斯继电器会动作出口。
2.4 造成火花放电的原因
      引线接触不良；不稳定的铁心接地；分接开关触头接触不良；套管导电杆与引线接触不良。这种故障因能量不大所以总烃含量不高，气体主要是氢气和乙炔。
2.5 造成局部放电的原因
      冲片菱角或冲片间局部放电；金属尖端之间局部放电。主要产生的气体是氢气和甲烷。
3 气相色谱分析与判断
      根据油中气体含量限值进行判断见下表：
      油中氢烃气体含量限值大小用来判断变压器有无故障和故障严重程度。当有一项达到“故障”值时,说明变压器内部有故障存在，当其中有一项达到“注意”值时,应加强监视,跟踪分析。
4 通常分析规律
      ①变压器受潮主要是氢气单项含量高，其他组分不高，为了判断准确，可辅助以油耐压试验、微水分分析试验等项目可进一步确认出来。②油和固体绝缘正常老化时，主要产生CO、CO₂正常的变压器CO含量在0.03%以下.固体绝缘故障时主要产生CO、CO₂。③油和固体绝缘处于局部放电时，要产生H₂和CH₄，随着温度的升高，相继产生C₂H₆、C₂H₂，H₂也随着增加。在一般温度下小于0.0005%,但当温度高于1000℃时,高能量电弧放电时, C₂H₂才增加,这时H₂也上升。④C₂H₂含量单项增高,为了判断准确,要考虑是否开关有渗漏故障/油流带电现象，要综合考虑,跟踪监视C₂H₂发展。
      为了正确判断故障,应采取多种方法测试,要结合变压器运行、检修情况综合分析，避免盲目检查。

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